JPH0658367B2 - レーザー微細照射の自動照準方法 - Google Patents

レーザー微細照射の自動照準方法

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JPH0658367B2
JPH0658367B2 JP61259953A JP25995386A JPH0658367B2 JP H0658367 B2 JPH0658367 B2 JP H0658367B2 JP 61259953 A JP61259953 A JP 61259953A JP 25995386 A JP25995386 A JP 25995386A JP H0658367 B2 JPH0658367 B2 JP H0658367B2
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laser
irradiation
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cell
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敬宏 粕谷
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RIKEN
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は試料へのレーザー微細照射に係わり、特に、光
学顕微鏡を用いてレーザー光の集束と試料のモニターを
行う場合、一視野に捉えられない広面積に亘る多数の照
射位置を高速にて認識し、これに自動的にレーザー照射
をとる方法に関するものである。
(従来の技術) 近年、レーザー光を用いて試料の加工を行うことが、種
々の分野で広く行われている。例えば、LAMMA(レ
ーザーマイクロプローブマスアナライザー)は、レーザ
ーを集束して試料を局部的に蒸発させ、発生したガスを
質量分析機で元素分析する方法であり、LMI(レーザ
ーマイクロインジェクション)は、レーザーを生細胞に
集光して局所照射を与える方法である。このうち、動植
物の生細胞に異種細胞の遺伝子を移入する装置として、
特開昭60−83583号公報(特に第7図参照)に示
されるものがある。この装置は、生細胞の状態をモニタ
ーTVで視察し、映像から照射位置を決定し、そこへラ
イトペンを押しあてて、レーザー照射位置を指示する方
式である。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、このような手動操作を含んだ方法では、照射
処理能力に限界があり、パルスの繰り返しレートから決
まる追隨する限界まで高速化できないし、特に試料が生
細胞の場合、長時間に亘ってこの操作を続行することが
困難の為、照射の全処理数に限界があった。すなわち、
細胞の生理条件や生活条件を一定に保った上での短時間
のレーザー照射が要請されるため、高速の処理スピード
が不可欠である。また、効果の発現する確率の低いレー
ザー加工を細胞に施す場合は、多量の細胞試料を対象と
して加工を行い、発現の期待値を上げることを考えなけ
ればならない。また、レーザー照射からの応答として得
られる情報をあつめて試料細胞のプローブを行うとき
は、個々の細胞からの微弱な信号を集積したり、個々の
細胞のバラツキを回避して統計的に処理することの必要
から、極めて多量の細胞に対して、レーザー微細照射の
操作を施こす必要にせまられる。
従来の微細照射装置の半自動的な方法は、このような要
請に応えることができない。
(問題点を解決するための手段) このような問題点は、本発明に従って、試料設置領域の
一部を拡大して撮像し、これによって得られた画像情報
に基づいてレーザー光を照射すべき位置を算出する操作
が、前記試料設置領域の各部分に対して繰り返し行われ
るレーザー微細照射の自動照準方法により解決される。
(作用) 本発明においては顕微鏡の視野毎にレーザー光照射位置
が算出され、この操作が繰り返されるので、広範囲に亘
ってレーザー照射を行うことができる。
(実施例) 以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すシステム構成図であ
り、第2図、第3A図、第3B図および第4図はシステ
ムの動作フローである。
レーザー光源1から発生したレーザー光は光学インター
フェース2を通してモード整合され、光学顕微鏡4に導
入される。光学顕微鏡4に導入されたレーザー光は、顕
微鏡視野内で微小なスポットを形成するように集束さ
れ、かつ光路偏向光学系5を通ることによりそのスポッ
ト位置は2次元的に移動することができる。試料の状態
は、光源7からの光による透過光源としてTVカメラ8
で撮像される。撮像と表像を制御するカメラコントロー
ラー9を介して試料像はモニターTV10上に表示され
る。画像の情報はフレームメモリー11に貯えられ、イ
ンターフェース12を介してCPU13の指令により種
々の画像処理を受ける。この画像処理において例えば、
多数の粒子が平面上にばらまかれた試料の場合、この粒
子の中心点の座標を算出したり、あるいは、多数の粒子
の特定部位(例えば、細胞核)の位置情報を算出するこ
とができる。これらの位置情報はメモリー14に格納さ
れる。CPU13はメモリー14から呼び出された位置
情報を光路コントローラ15に送り、光路偏向光学系5
によってレーザービームが呼び出された座標点集束され
るように光路調整の指令を行う。ステージコントローラ
16もCPU13の指令に基づいて試料台の移動を行
い、トリガコントローラ17はレーザー光源1からパル
スレーザー光が出力されるよう指示信号をCPU13の
指令に基づいて発生する。コンソール19はすべての操
作の指令を行うのに使用される。
以上の様に構成されたレーザー光投射システムは以下の
様に作動する。まず、試料台18に多数の生細胞を含ん
だ試料セルが設置される。コンソール19によってレー
ザー照射条件設定(強度、フォーカス、パスル数等)お
よび細胞がX,Y方向に占有する長さの推定最大最小値
(ΔXMAX,ΔXMIN,ΔYMAX,ΔYMIN)がメモリー14に
記憶されて設定される。次に、設定された数個のパラメ
ーターで細胞を特定できるか否かを調べ、さらにこれら
パラメーターをより確かに値に変更する「トレーニング
・サブルーチン」(第3A図および第3B図)が実行さ
れる。このサブルーチンにおいては、まず試料台18が
ステージコントローラ16によって移動され、顕微鏡視
野が試料設置領域の中央部に設定される。この状態にお
いて、顕微鏡4によって拡大され、さらにTVカメラ8
によって電気信号に変換された試料像の画像データは、
カメラコントローラ9を介してフレームメモリー11に
記憶される。フレームメモリー11に記憶された画像デ
ータはインターフェス12を介してCPU13へ送られ
る。ここで一個の生細胞の輪郭を求めるため、隣接する
高濃度点の算出が行われる。閉じた線によって形成され
たi番目の図形のX,Y方向の最大座標(XiMAX
YiMAX)と最小座標(XiMIN,YiMIN)との差ΔX,Δ
が求められる。各図形のΔXとΔYがそれぞれ
推定最大・最小値ΔXMAX,ΔXMIN,ΔYMAX,ΔYMINの範
囲内に入るか否かが判断される。範囲外の場合、i番目
の図形に係るデータは廃棄される。範囲内の場合はX,
Y方向の最大座標XiMAX,YiMAX,および最大値と最小値
との差ΔX,ΔYとがメモリ14に保持される。こ
の細胞認識操作が全ての閉じた線によって形成された図
形に対して実行される。フレームメモリー11に記載さ
れている試料画像をモニターTV10に表示するととも
に、(XiMAX−ΔX/2,YiMAX−ΔY/2)点をモ
ニターTV10上で白点で表示する。細部を誤認識した
データをコンソール19により削除し、認識されなかっ
た細胞のデータをコンソール19により追加する。記憶
されているデータからΔX,ΔYの平均値(ΔX)
,(ΔY)、標準偏差σ,σを計する。この
(ΔX),(ΔY),σ,σに基いて新たなΔ
X′MAX,ΔX′MIN,ΔY′MAX,ΔY′MINを設定し
て、メインルーチン(第2図)に戻る。試料台18がス
テージコントローラ16によって移動され、顕微鏡視野
が試料設置領域の最端部に設定される。この状態におい
て、顕微鏡4によって拡大され、さらにTVカメラによ
って電気信号に変換された試料像の画像データがフレー
ムメモリー11に記憶される。次に「細胞を認するサブ
ルーチン」(第4図)が実行される。このサブルーチン
においては、トレーニングサブルーチンにおけるのと同
様にフレームメモリー11に記憶されている画像データ
から隣接する高濃度点の算出および接続が行われ、閉じ
た線によって形成されたi番目の図形のX,Y方向の最
大座標と最小座標との差ΔX,ΔYが求められる。
つぎにトレーニングサブルーチンにおいて求められた新
たな細胞の最大・最小値ΔX′MAX,ΔX′MIN,ΔY′
MAX,ΔY′MINの範囲内に各図形のΔX,ΔYが入
るか否かが判断される。範囲外の場合、図形iに係るデ
ータは廃棄される。範囲内の場合はX,Y方向の最大座
標XiMAX,YiMAXおよびX,Y方向の差ΔX,ΔY
とがメモリー14に保持される。この細胞認識操作が全
ての閉じた線によって形成された図形に対して実行され
る。この後、メインルーチン(第2図)に戻り、認識さ
れた細胞の中心座標の算出(XiMAX−ΔX/2,Y
iMAX−ΔY/2)が行われ、この算出された中心座標
の値がメモリ14に格納される。次にこの格納された中
心座標が順次呼び出され、この呼び出された座標点へレ
ーザービームが集束する様に光路コントローラ15は光
路偏向光学系5を駆動して、レーザー光照準が行われ
る。その上でトリガコントローラ17に指令が送られ、
レーザー光のパルス出力が発射され、レーザー光照射が
行われる。顕微鏡の一視野から抽出された全ての照射位
置につきレーザー照射が終了した後、CPU13からの
指令によりステージコントローラ16が試料第18を移
動して、試料第18をモニター映像が隣接する試料面部
分を捉える位置に設定する。この新しい隣接部分に対し
て上述と同様の自動照準レーザー照射が施され、以下順
次これが繰り返される。
なお、メモリー14の容量限界が許せば、ステージを次
々移動させて広範囲に亘る照射位置を全て抽出して格納
し、然る後各画面毎に自動照準レーザー照射を実行する
こともできる。
(発明の効果) 本発明によれば、レーザーのマイクロビームを照射すべ
きターゲットが光学顕微鏡の視野内に散在するとき、こ
れに自動的に照準を合わせて次々に照射を施す一方、視
野範囲を次々に移動させて広域に亘る試料を自動照準の
レーザー照射で処理することができる。このことは、高
い処理能率と高精度な処理効率とが要求される多数のレ
ーザー微細加工やレーザー微細プローブにおいて、極め
て有効な手段を提供するものである。例えば、LAMM
Aでは、煤の様な微粒子状のサンプルに能率よくレーザ
ーを照射できるし、LMIにおいては顕微鏡視野に散在
する多数の生細胞の映像を適切に画像処理することによ
り、各細胞の特定部位、例えば核をねらい打ちした照射
を施すとか、あるいは培養細胞中で特定の分離期にある
ものだけを選んで照射する等の極めて選択的制御のもと
での高速照射が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、 第2図、第3A図、第3B図および第4図は第1図に示
されたシステムの動作を説明する動作流れ図である。 1……レーザー光源、 2……光学インターフェース、 4……顕微鏡、 5……光路偏向光学系、 6……対物鏡、 7……光源、 8……TVカメラ、 9……カメラコントローラ、 10……TVモニタ、 11……フレームメモリ、 12……インターフェース、 13……CPU、 14……メモリー、 15……光路コントローラ、 16……ステージコトローラ、 17……トリガーコントローラ、 18……試料台、 19……コンソール。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料設置領域の一部を拡大して撮像し、こ
    れによって得られた画像情報から、初期比較値に基づい
    て、レーザー光を照射すべき細胞を識別し、これら細胞
    のデータを記憶し、 前記識別された細胞が誤りである場合、または前記細胞
    の取りこぼしがあった場合、これら細胞のデータの削除
    及び追加を行い、この削除及び追加されたデータに基づ
    いて、新たな比較値を生成し、 この新たな比較値に基づいて、試料設置領域の全部に渡
    って、実際にレーザー光を照射すべき位置を算出するレ
    ーザー微細照射の自動照準方法。
JP61259953A 1986-10-31 1986-10-31 レーザー微細照射の自動照準方法 Expired - Lifetime JPH0658367B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3044883A1 (de) * 1980-11-28 1982-07-01 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Verfahren und anordnung zum finden von ansammlungen von teilchen, bspw. metaphasenplatten
JPS6132182A (ja) * 1984-07-24 1986-02-14 Hitachi Ltd 細胞分類装置
JPS62184350A (ja) * 1986-02-07 1987-08-12 Hamamatsu Photonics Kk 細胞のクロ−ニング装置

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